圆周率的首位精确计算者——祖冲之生平简介

祖冲之，字文远，生于丹阳郡建康县（今江苏南京）。祖冲之的主要成就：世界上第一个将圆周率值精确到小数点后七位；我国第一个将“岁差"引入历法；所编制的《大明历》开创了我国历法史的新纪元。著有《缀术》《九章术义注》《大明历》等。

爱刨根问底的孩子

祖冲之出身于一个科学世家，祖籍范阳郡遒县(今河北涞水县)。为避战乱，祖家由河北迁至江南。他的祖父祖昌,是一个管理朝廷建筑技术的官员。父亲祖朔之也是朝廷里一位学识渊博的官员。

祖朔之望子成龙心切,在祖冲之不到九岁时,就让他去背诵深奥难懂的《论语》。可是小冲之不喜欢读经书,几个月过去了,他还只能背诵十多行,常气得父亲把书往地上一摔,怒气冲冲地骂他是“笨蛋”、“没出息”，有时候还会粗暴地打他几个耳光。

祖昌极其不赞同儿子的做法，在他的劝导下,祖朔之逐渐改变了教育方法，让小冲之读自己喜欢的书，做自己喜欢的事,并根据孩子的爱好加以引导。

小冲之看到新鲜的事物总爱问这问那。“月亮为什么有的时候是圆的，像个盘子，有的时候是弯的,像把镰刀？”“为什么太阳白天出来,而月亮却是晚上出来？”祖昌非常喜欢这个爱刨根问底的小孙子,认为这孩子是一个做学问的好苗子,便对冲之说：“孩子，看来你对经书不感兴趣,对天文却是用心钻研,正好,咱们家里的天文历书多得很，我找几本你先看一看，不懂的地方问我。”祖朔之对儿子的爱好也很支持,每天教他读天文方面的书。有时祖孙三代还一起研究天文知识。就这样,祖冲之对天文历法的兴趣越来越浓了。

建立观测站,探秘大自然

有一次，祖昌带小冲之去拜见一个在天文方面很有成就的官员,这人名叫何承天。何承天问小冲之：“小兄弟,天文这东西研究起来很辛苦,既不能靠它发财,更不能靠它升官,你为什么喜欢钻研它？”祖冲之说：“我不求升官发财,只想弄清天地的秘密。”何承天听了,欣慰地笑道：“小兄弟,有出息！”从此，祖冲之就经常向何承天请教有关天文历法的事。不久,祖冲之被招进了华林学省，专门从事学术研究。

在祖冲之的时代，已经有了相当进步的历法。那时的历法,为了使地球绕太阳一周的日子能和月亮绕地球一周的日子配合起来,在闰法上还是采用19年7闰的老办法。事实上,这种历法还不够周密、精确。

年轻的祖冲之几乎每天都在翻阅历书,《春秋四分历》《太初历》《元嘉历》《元始历》等,他把这些古人制定的历法,认真地加以比较,仔细地研究。他发现在《元始历》中,第一次不用19年7闰的旧章法，而改用600年221闰。他不禁连连称赞：“好！大胆的尝试！”于是,他拿出算筹,细心地计算了起来。计算结果表明：19年7闰,闰数过多,在200年内,就要比实际多出一天来。于是祖冲之下定决心,要改革旧章法。

一天,正在沉思中的祖冲之忽然推开窗子,发现斜射的阳光把他的身影拉得老长。这一影子长短变化的现象引起了他的关注：要进一步提高历法的精度,光靠桌上的那几本历书怎么行?得靠自己去观测,用实际观测得来的数据才能进行正确的计算。

于是,祖冲之着手建立了自己的天文观测站,立起了一个八尺高的圭表,观测日影的长度。他每天坚持亲自观测,脸晒黑了,手冻裂了,但观测日志上却记下了一个又一个数据,记录着一个又一个变化的日影。

十年磨一剑,编制《大明历》

为了实现改革历法的计划,祖冲之以旺盛的精力、火一般的热情,不辞辛劳地工作着。他十年磨一剑,记录下来的观测结果把本来十分宽敞的书房,堆得十分拥挤。他对这些数据分析再分析,思考再思考,计算再计算,核对再核对,花费了不知多少心血，终于得出一个年岁的时间为365.24281481日。这与现代天文学测得的结果相比，一年中仅有六十万分之一的误差,算得上是相当精确的结果了。

祖冲之用圭表测定了回归年的长度(岁实)后，又用浑仪等仪器,测定了太阳在恒星间的位置,并开始研究太阳一年中运动的快慢变化和测定冬至点逐年变化的数值(岁差)。他根据自己的实际观测和计算结果,首先证实了岁差现象的存在，同时还求出冬至点每一百年向西移动一度。这是历法史上的一个创举,翻开了我国历法改革的崭新一页。

经过长期的研究，祖冲之还推算出一个交点月的日数为27.21223日，和现在所测得的一个交点月的日数仅相差不到二百七十万分之一。在1500多年前就能得出这样精确的结果实在惊人。

十年过去了，此刻的祖冲之好比一个历尽千辛万苦的登山队员,终于攀登上了风光无限的险峰,心里是何等激动啊！他知道：历法的改革，可以促使人们向生产的深度和广度进军。于是他拿出毛笔,毅然决然地写下了《大明历》的第一页。

捍卫真理,为科学而战

在祖冲之33 岁那年,当时最科学的历法《大明历》终于完成了。公元 462 年,祖冲之怀着满腔热情,把他精心编成的《大明历》连同《上“大明历”表》一起呈献给宋孝武帝,希望能被起用,颁布施行。他满以为会得到支持,可是宋孝武帝根本不懂历法,朝廷中许多人也都提不出意见,而思想保守的大臣戴法兴还竭力反对。祖冲之以他的渊博学识和经验,批驳了种种刁难。戴法兴最后蛮横地说：“古人编制的历法,万代都不能变，改动了就是叛宗离祖。”祖冲之毫不畏惧,义正词严地反驳道：“你如果有事实根据,尽管摆出来,空话是吓不倒我的。”戴法兴被驳得理屈词穷。大臣们怕得罪戴法兴,都连忙附和他。只有大臣巢尚之核对了过去几年中发生的四次月食的时间,证明了用祖冲之的方法来计算,都是准确的,而用旧历法计算，出入都很大。因此,巢尚之坚决主张采用祖冲之的《大明历》。

争论持续了近两年，宋孝武帝最后终于决定下一年颁行《大明历》。不料这位皇帝当年就死了，事情于是又被搁置起来。后来,经祖冲之的儿子再次上书请求,直到公元510年,祖冲之去世十年之后,梁武帝萧衍才正式颁行《大明历》。

计算最精确圆周率

祖冲之在数学方面也做过许多研究,他为古代数学著作《九章算术》作了注释,还编写了一本《缀术》。不过他最大的数学成就还要算求得了相当精确的圆周率。

有一次,祖冲之在阅读《周髀算经》时看到这样一句话:圆周是直径的三倍。这种说法可信吗?他经过亲自测量，总觉得圆周比直径的三倍长。“难道书上说的是错的吗？”祖冲之带着这个问题看了很多数学论著,尤其对刘徽的《九章算术》,他更是爱不释手。后来他还与儿子祖暅之一起深入研究刘徽的割圆术。

在祖冲之担任娄县(今江苏昆山)县令期间,他忙完县务后,就着手求证圆周率。他先画了一个直径为一丈的大圆,然后逐次以圆内接正六边形、正十二边形、正二十四边形、正四十八边形、正九十六边形等的边长作为圆周长,计算圆周长与直径的比值。为了精益求精，他一直割圆到正24576边形,这样边已经和圆周紧贴在一起，不能再割了。于是他据此算出：正12288边形各边总长为3.14159251丈，正24576 边形各边总长为3.14159261丈。

由此，祖冲之经过艰苦的计算,终于得出圆周率值在3.1415926和3.1415927之间，精确到了小数点后七位数字。这在当时,全世界只有他一人。

他还提出圆周率的密率为355/113，比欧洲早一千多年。所以圆周率密率也叫“祖率”，用以纪念祖冲之在这方面取得的成就。

机械制造的行家

祖冲之还是一位多才多艺的大科学家，他在机械制造方面也很有成就。公元478年,祖冲之重新制造了一辆铜铸的指南车,无论车子怎么拐弯,车上的铜人一直指向南方。当他看见农民舂米磨谷非常吃力,就试制了一台水碓磨,利用水力转动石磨来舂米磨谷。这种水碓磨,既省力,又可日夜不停地转动,工作效率很高,在我国农村现在还有在使用的。我国南方河道多,船是重要的交通工具。祖冲之还制造过一种千里船，曾经在江上试航,一天可以航行一百多里。

为纪念祖冲之这位伟大的古代科学家，人们将月球背面的一座环形山命名为“祖冲之环形山”，还把小行星1888命名为“祖冲之小行星”。